Exoplanety, vhodné pro život

Nedávný objev planety Kepler 452b odstartoval debatu kolem exoplanet a možnosti života ve vesmíru.

Čas od času nás denní tisk obdaří senzačními titulky o další nové planetě u jiné hvězdy (tzv. exoplanetě), která má být údajně zatím nejvíce podobná Zemi. Berme to však s rezervou, protože o daných vzdálených planetách toho zatím víme jen málo, vlastně jen jejich základní parametry, a nacházíme se teprve na začátku epochy velkých či rozhodujících objevů tohoto typu. A navíc, podobná vyhlášení se už v posledních letech vyskytla mnohokrát.

Pokud bychom však měřili úroveň naší jinak velmi rozporuplné doby podle úrovně či pokroku astronomického výzkumu, žili bychom jednoznačně ve zlaté éře. Nikdy v historii k nám díky astronomickým přístrojům, observatořím a kosmickým sondám neproudilo tolik nových informací o vesmíru jako dnes. Může se dokonce stát, že během několika desetiletí skutečně objevíme ve vesmíru stopy jiného života či jiné civilizace.

První objevené exoplanety

Speciálním tématem moderní astronomie jsou planety, obíhající kolem jiných hvězd. Říká se jim extrasolární planety, zkráceně exoplanety. Má to však jeden háček: planety jiných hvězd jsou kvůli své vzdálenosti i pro naši současnou nejcitlivější techniku většinou pořád příliš malé pro přímá pozorování. Proto první z nich (obří planeta u hvězdy 51 Pegasi) byla objevena relativně nedávno, v roce 1995. A v roce 2002 byly zpětně potvrzeny výsledky starších pozorování z roku 1988, kdy astronomové objevili planetu v dvojhvězdné soustavě Gama v souhvězdí Cephea. Tato hvězda je od nás vzdálena asi čtyřicet světelných let a má hmotnost 1,6 Jupitera. Skutečně první a okamžitě potvrzený objev exoplanety pochází již z roku 1992, kdy radioastronomové zjistili přítomnost planety obíhající kolem pulsaru PSR 1257+12, což je ale skutečně od naší sluneční soustavy značně odlišná situace. Pulsar je zbytek po výbuchu supernovy – neuvěřitelně rychle rotující, velmi hustá a zhroucená neutronová hvězda, tvořená tzv. degenerovanou hmotou. Kolem ní velmi blízko a rychle krouží nejméně tři planety s oběžnými dobami 25 až 100 dnů. Na něčem podobném si však lze život představit opravdu jen velmi těžko.

Předpokládá se, že v nejbližších letech nejen objevíme v bližším okolí našeho Slunce nějaká skutečná „dvojčata“ Země, ale získáme i klíčové informace o jejich atmosféře a povrchu.

Skutečným začátkem objevů standardnějších planetárních soustav se stal, jak už bylo řečeno, rok 1995, kdy pánové Mayor a Queloz z Ženevské univerzity objevili první planetu kolem běžné hvězdy – 51 Pegasi. Má hmotnost téměř poloviny Jupitera (150 hmotností Země) a obíhá kolem žluté hvězdy ve vzdálenosti pouhé dvacetiny astronomické jednotky (vzdálenost Země od Slunce). Tato planeta, která „svoji“ hvězdu oběhne jednou za 4,23 dne, se stala předobrazem dnes velmi často pozorovaného typu exoplanet – tzv. horkých Jupiterů. Kvůli omezením naší přístrojové techniky totiž stále objevujeme nejvíce exoplanet, které jsou velmi hmotné, velké a obíhají velmi blízko své mateřské hvězdy, a tedy ji mohou nejvíce zastínit nebo nejvíce gravitačně vychýlit z dráhy apod., díky čemuž ji astronomové často odhalí. Na jejich povrchu proto panují poměrně dost vysoké teploty, v řádu stovek stupňů Celsia. O něco menší variantě plynného obra, který se také pohybuje blízko své hvězdy, se říká horký Neptun. Tyto typy exoplanet se od naší představy menší planety zemského typu, která má podobné teploty a denní i roční cykly jako Země, dost vzdalují. Blíže naší Zemi jsou později objevované exoplanety typu tzv. super-Země. Ty mají už „jen“ několikanásobek hmotnosti Země, ale ani ty se Zemi nutně příliš podobat nemusejí. A pak jsou zde v poslední době objevy kamenných planet srovnatelných se Zemí, ale těch zatím není mnoho.

Pozorovací technika a družice, zaměřené na exoplanety

V zájmu objevování exoplanet bylo potřeba „zapřáhnout“ ty nejrafinovanější nepřímé metody (PDF), založené na fyzikálních zákonech. Dnes jsme tak daleko, že v příslušném katalogu máme již skoro dva tisíce potvrzených exoplanet a zhruba třikrát více „planetárních kandidátů“, u nichž se na potvrzení čeká. S exoplanetami se díky nejmodernější technice a pokročilým výpočetním metodám v poslední době roztrhl pytel a jejich počet bude přibývat stále rychleji, i když půjde stále většinou „jen“ o větší exoplanety z bližšího galaktického okolí Slunce, do vzdálenosti cca tři tisíce světelných let. Stejně tak se bude zlepšovat konkrétní znalost těchto exotických světů. Během dalších pěti let čekají astronomové objev až dvaceti tisíc dalších exoplanet, a to hlavně díky evropské mapovací družici Gaia, která soustavně mapuje a pozoruje hvězdy v naší Galaxii. Pro lidstvo to znamená začátek nové epochy objevů, která nám nakonec možná odpoví na otázku, nakolik je v okolním vesmíru běžný nebo vzácný život nebo kde leží planety, jež by nám díky svým životním podmínkám mohly teoreticky poskytnout nový domov. Odhaduje se, že statisticky asi deset až dvacet procent hvězd podobných Slunci obíhá aspoň jedna taková planeta v obyvatelné zóně.

Vše je dáno současnými limity astronomické techniky, předpokládá se však, že v nejbližších letech nejen objevíme v bližším okolí našeho Slunce nějaká skutečná „dvojčata“ Země, ale získáme i klíčové informace o jejich atmosféře a povrchu, zejména díky novým větším dalekohledům a přesnějším přístrojům. Většinu exoplanet do roku 2009 jsme objevili pomocí velkých nebo speciálních pozemních teleskopů a Hubbleova vesmírného dalekohledu (HST).

Nastupuje však epocha specializovaných dalekohledů na družicích, které mají lepší podmínky. Například francouzská astronomická družice COROT nalezla v únoru 2009 celkem malou super-Zemi o hmotnosti pouhé 1,7 hmotnosti Země. Tato planeta je však tak blízko u svého slunce, že se její teplota pohybuje mezi 1000 a 1500 °C. První dvě super-Země, obíhající v tzv. obyvatelné zóně hvězdy, byly objeveny v dubnu 2007 v systému hvězdy Gliese 581, dvacet světelných let od nás směrem k souhvězdí Vah. Zde by se mohla vyskytovat kapalná voda, a to buď na druhé planetě o hmotnosti pěti Zemí, za teploty mezi –10 a 40 °C, nebo na chladnější třetí planetě. Obecně je obyvatelná zóna kolem konkrétní mateřské hvězdy definována tak, že na planetě v této zóně musí být dost vysoká teplota, aby voda nezamrzala, ale ne zas tak vysoká, aby se voda nevypařila.

Největším současným tahounem v této oblasti je sonda Kepler, která od začátku své činnosti v roce 2009 objevila již více než tisíc potvrzených exoplanet, a to jen v malé oblasti oblohy (souhvězdí Labutě, Lyry a Draka), kde pozorovala celkem asi sto padesát tisíc hvězd. Na palubě nese menší optický zrcadlový dalekohled s citlivým fotometrem, jehož hlavním úkolem je hledání exoplanet metodou přechodu planety přes disk mateřské hvězdy. Byla navedena na dráhu kolem Slunce, která družici většinou drží daleko od světla Země. Další pro exoplanety užitečnou kosmickou observatoří je kupříkladu infračervený Vesmírný Spitzerův dalekohled. A koncem roku 2018 má do kosmu odstartovat obrovský dalekohled James Webb Space Telescope, mezi jehož cíle budou patřit také exoplanety.

Exoplanety v obyvatelné zóně

Nyní si představme několik nejvýznamnějších současných kandidátů na „exoplanetární dvojčata Země“. O podobnosti exoplanety se Zemí hovoří sumárně tzv. Earth Similarity Index (ESI), podle něhož průběžně sestavuje žebříčky Laboratoř planetární obyvatelnosti při Portorické univerzitě v Arecibu. Hrají zde roli jak parametry samotné planety, tak i její dráhy a mateřské centrální hvězdy. Mars má v této škále globální podobnosti se Zemí ESI = 0,7, Země ESI = 1. Momentálně existuje třicet jedna exoplanet s tímto indexem větším než 0,5, přičemž z toho deset patří do kategorie „zemí“ a jednadvacet mezi super-Země. Uveďme si nyní několik nejvýznamnějších z nich.

(Poznámka: malé písmeno za katalogovým číslem hvězdy a eventuelně velkým písmenem, označujícím složku vícenásobné hvězdy, kolem které planeta obíhá, označuje pořadí planety podle vzdálenosti od mateřské hvězdy. Písmeno „b“ označuje první planetu, počítáno směrem od hvězdy, „c“ třetí atd. Označení Kepler se váže ke katalogu, vytvářeném sondou Kepler, označení Gliese ke stejnojmennému staršímu katalogu blízkých hvězd.)

Kepler 438b (ESI 0.88) má poloměr jen o 12 procent větší než Země a asi má kamenný povrch. Teplota na jejím povrchu by mohla být o něco vyšší než na Zemi. Od své mateřské hvězdy, červeného trpaslíka, kterého oběhne jednou za 35 dní, přijímá asi o 40 procent více tepla. Nachází se ve vzdálenosti 475 světelných let od Země (Slunce).

Kepler 296e (ESI 0.85) je super-Země s o 75 procent větším poloměrem než Země v obyvatelné zóně. Oběhne mateřskou hvězdu jednou za 34 dní. Jde o dvojhvězdnou soustavu, která leží 1 098 světelných let od Země.

Gliese 667Cc (ESI 0.84), také super-Země, je vzdálená „pouhých“ 22 světelných let od Země, nachází se ve směru k souhvězdí Štíra. Její hmotnost je asi čtyřnásobkem hmotnosti Země. Oběhne červenou trpasličí mateřskou hvězdu, která je jednou ze složek trojhvězdy, za 28 dní. Není jisté, jestli má kamenný povrch a jestli její povrch není „flambován“ velkými erupcemi mateřské hvězdy, která je celkově chladnější než Slunce.

Kepler 442b (ESI 0.84) má průměr o třetinu větší než Země. Svoji mateřskou hvězdu, kterou je oranžový trpaslík, oběhne jednou za 112 dní. Je přes 1 100 světelných let daleko.

Kepler 452b (ESI 0.83) se nachází asi 1 400 světelných let od Země, směrem k souhvězdí Labutě. Od žluté mateřské hvězdy spektrální třídy G2, velmi podobné Slunci, dělí planetu podobná vzdálenost jako Zemi od Slunce, a planeta se tedy nachází v obyvatelné zóně. Doba oběhu planety kolem hvězdy je také podobná – 385 dní. Ze své mateřské hvězdy planeta dostává zhruba o deset procent více záření než Země ze Slunce. Není však jisté, jestli jde o kamennou planetu zemského typu nebo o tzv. sub-Neptun, protože její průměr je asi o 60 procent větší než v případě Země (a její hmotnost je asi pětkrát větší a na povrchu panuje asi dvojnásobná gravitace než na Zemi). Pravděpodobnost těchto dvou alternativ je momentálně zhruba vyrovnaná. O dalších jejích vlastnostech, například o přítomnosti vody, složení atmosféry atd., můžeme zatím pouze spekulovat. Planeta je stará šest miliard let.

Kepler 62e (ESI 0.83), opět super-Země v obyvatelné zóně. Kamenná planeta s poloměrem o 61 procent větším než Země oběhne mateřskou hvězdu, oranžového trpaslíka, za 122 dní. Soustava obsahuje nejméně pět planet a je vzdálena 1 200 světelných let. Další planeta Kepler-62f je také v obyvatelné zóně a mateřské Slunce má na jeho obloze rozměr asi 90 procent úhlového rozměru našeho Slunce na naší obloze.

Gliese 832c (ESI 0.81) leží jen šestnáct světelných let směrem k souhvězdí Jeřába. Je pětkrát hmotnější než Země, teploty na jejím povrchu jsou podobné jako na Zemi, ale s většími výkyvy, díky velmi excentrické dráze. Kolem mateřské červené trpasličí hvězdy oběhne jednou za 36 dní.

Kepler 62f (ESI 0.67), pravděpodobně kamenná a převážně zmrzlá planeta, je asi o 40 procent větší než Země a obíhá kolem oranžové hvězdy trochu chladnější než Slunce. Rok na ní trvá 267 dní.

Kepler 186f (ESI 0.61) je buď kamenná, anebo převážně kapalná planeta o něco větší než Země (její těleso může z velké části tvořit podzemní oceán) s tlustou atmosférou plnou vodíku a helia. Oběhne mateřskou červenou trpasličí hvězdu ve vzdálenosti jedné třetiny astronomické jednotky jednou za 130 dní. Dostává od ní asi stejně hvězdné energie jako Mars od Slunce. Nachází se od nás 490 světelných let daleko.

HD 219134b / HR 8832b / Gliese 892b je nám nejbližší zatím objevená kamenná planeta. Je o 60 procent větší než Země, nachází se ve vzdálenosti 21 světelných let směrem k souhvězdí Kasiopea. Obíhá mateřskou červeno-oranžovou trpasličí hvězdu jednou za tři dny, takže je příliš blízko svému slunci a na jejím povrchu panují příliš vysoké teploty. Dle našich měřítek je rozhodně nevhodná pro život.

Zdroje: Space.com 1, Space.com 2, Scientific American, Futurism, RT.com, PlanetQuest 1, PlanetQuest 2, Earth Similarity Index, Daily Galaxy, Kepler, NASA, Wired, Český Rozhlas, Huffington Post, Exoplanets orbit database, Extrasolar planets encyclopedia, NASA exoplanet archive, Eyes on exoplanets (NASA).

Autor je publicista v oboru vědy a technologie. Je spolupracovníkem Českého rozhlasu.

 

Čtěte dále

Ochrana soukromí | Vaše údaje jsou u nás v bezpečí! OK Zajímají mě cookies